KR20090123887A - Electronic security for a power supply - Google Patents

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KR20090123887A
KR20090123887A KR1020097019370A KR20097019370A KR20090123887A KR 20090123887 A KR20090123887 A KR 20090123887A KR 1020097019370 A KR1020097019370 A KR 1020097019370A KR 20097019370 A KR20097019370 A KR 20097019370A KR 20090123887 A KR20090123887 A KR 20090123887A
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KR
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protection circuit
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switch element
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power
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KR1020097019370A
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Korean (ko)
Inventor
프란츠 라이트마이어
하랄트 슈바이게르트
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트 외스터라이히
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Abstract

The invention relates to a security circuit for a power supply feeding a DC system. According to the invention, the security circuit is disposed on the outlet of the power supply, and a switch element (S1) is disposed between the positive power supply clamp (3) and the positive output clamp (1) towards the DC system, and a choke coil (L1) that is disposed between the switch element (S1) and the positive output clamp (1). Said choke coil (L1) is connected to an output capacitor (C2) on the side connected to the positive output clamp (1), and the side of the choke coil (L1) that is connected to the switch element (S1) is connected to the cathode side of a diode (D1) that is connected in parallel to the output capacitor (C2). Said security circuit also comprises a control for the switch element (S1), connecting the switch element (S1) in accordance with the power measured in the security circuit.

Description

전원용 전자 보호장치{ELECTRONIC SECURITY FOR A POWER SUPPLY}ELECTRONIC SECURITY FOR A POWER SUPPLY

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대한 보호 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a protection circuit for a power supply for supplying power to a DC system according to the preamble of claim 1.

스위칭-모드 전원들에서 전류 제한기는 보호를 제공하기 위하여 거의 항상 전력 반도체 및 코일들과 함께 통합된다. 이런 전류 제한기로 인해, 출력 전력이 퓨즈 또는 자동 컷아웃(cutout)을 사용한 보호를 위해 다수의 아암들(arm)로 분배될 때, 필요한 트립 전류는 단락 회로 발생시 전달될 수 없다. 정밀한 과부하 특성 곡선 및 정밀한 트립핑(tripping) 전류를 가진 전자식 보호 컷아웃들은 이미 사용중이다. 그러나, 이들 회로들은 과중한 부하로 인해 매우 큰 누설 전력 양이 보호 컷아웃의 스위치 엘리먼트들에 형성되기 때문에 복잡하다.In switch-mode power supplies, the current limiter is almost always integrated with the power semiconductor and coils to provide protection. Due to this current limiter, when the output power is distributed to multiple arms for protection using fuses or automatic cutouts, the necessary trip current cannot be delivered in the event of a short circuit. Electronic protective cutouts with precise overload characteristic curves and precise tripping currents are already in use. However, these circuits are complex because a very large amount of leakage power is formed in the switch elements of the protective cutout due to the heavy load.

따라서 예를 들어 작은 시동 과전류들만을 이끌어내고, 따라서 선형 모드에서 시동 단계 동안 동작하는 전류-제한 스위치들의 펄스 누설 전력 아래로 유지하는 타입들로 부하들을 제한하는 것이 종래 기술에서 제안되었다. 대부분 펄스형 선형 동작 단계들(5 내지 200ms)은 트랜지스터의 열적 용량이 누설 전류만을 수용하도록, 누설 전력이 충분히 빠르게 트랜지스터로부터 방산될 수 없다는 것을 의미한다. 따라서 사용된 약 100㎛의 두께 및 몇 제곱 밀리미터들의 표면을 가진 실리 콘 칩은 매우 제한된 범위까지의 에너지만을 수용할 수 있다.Thus, for example, it has been proposed in the prior art to limit the loads to types which draw only small starting overcurrents and thus keep below the pulse leakage power of the current-limiting switches operating during the starting phase in linear mode. Mostly pulsed linear operation steps (5 to 200 ms) mean that the leakage power cannot be dissipated from the transistor quickly enough so that the thermal capacity of the transistor accepts only leakage current. Thus, a silicon chip with a thickness of about 100 μm and a surface of several square millimeters can only accept a very limited range of energy.

따라서, 종래 기술에서 별개의 트랜지스터를 통해 제어되고 따라서 상당히 큰 크기가 에너지 수용을 위해 이용되게 하는 부가적인 레지스터(resister)로 누설 전력을 다시 배치하는 것이 또한 제안되었다. 임의의 주어진 보호 컷아웃 세팅 값들(조절 가능한 보호 컷아웃)을 구현하기 위한 요구조건으로 인해, 가장 큰 누설 전력이 발생한 경우 단지 75%의 에너지만이 레지스터에 의해 수용될 수 있다. 따라서 트랜지스터들은 자신의 열적 용량으로 나머지 25%를 커버할 수 있어야 한다. 상기 회로 어레인지먼트(arrangement)는 WO 02/082611호에 공지되었다.Thus, it has also been proposed in the prior art to relocate the leakage power into additional resistors that are controlled through separate transistors and thus allow a fairly large size to be used for energy reception. Due to the requirement to implement any given protective cutout setting values (adjustable protective cutout), only 75% of the energy can be accepted by the resistor when the largest leakage power occurs. Thus, transistors must be able to cover the remaining 25% with their thermal capacity. Such circuit arrangements are known from WO 02/082611.

부하 전류가 미리 결정할 수 있는 제한들을 초과하지 않도록, 각각의 경우 직렬의 다수의 전력 레지스터들 및 전자 스위치는 부하와 전원 사이의 전체 저항이 스위칭 온 및 스위칭 오프되는 트랜지스터들의 올바른 조합을 선택함으로써 대응하는 등급(graduation)으로 달성되게 한다. In order that the load current does not exceed predeterminable limits, in each case the multiple power resistors and electronic switches in series correspond by selecting the correct combination of transistors in which the overall resistance between the load and the power supply is switched on and switched off. To be achieved by graduation.

본래 모든 기존 전자 보호 컷아웃들에서 직면하는 문제는 상기 전자 보호 컷아웃들이 공급 전원으로부터 알려지지 않은 거리에 설치된다는 것이다. 이것은 보호 컷아웃의 설계가 이런 거리를 고려하여야 하고 부하들이 접속될 때 부하의 전류가 증가한다는 것을 의미한다. 활성 아암은 양의 라인(예를 들어, +24V)에 놓여야 하고 부하의 0V 접속은 차체를 통해 접지로 접속되는 예를 들어 자동차의 부하들에서처럼 공간적으로 완전히 별개의 경로들을 통해 이루어져야 하고, 여기서 +12V 라인만이 스위칭된다. 부하의 0V 접속이 결코 컷아웃의 지점으로 라우팅되지 않기 때문에, 클럭킹 회로들은 가능하지 않다. 펄싱(pulsing) 전류는 전체 시스템의 0V 접속을 통해 흐르고, 이것은 모듈들 및 부하들의 접지 바운스(bounce) 및 결함들을 유도한다.The problem faced by all existing electronic protective cutouts is that they are installed at an unknown distance from the power supply. This means that the design of the protective cutout must take this distance into account and the load current increases when the loads are connected. The active arm must be placed on a positive line (eg + 24V) and the 0V connection of the load must be made through completely separate paths in space, as in loads of the car, for example connected to ground through the bodywork, where Only the + 12V line is switched. Clocking circuits are not possible because the 0V connection of the load is never routed to the point of cutout. Pulsing current flows through the 0V connection of the entire system, which leads to ground bounces and faults in the modules and loads.

추가의 문제는 예를 들어 부하 캐패시터들(예를 들어, DC/DC 컨버터의 입력부)의 충전과 같은 과중한 부하들의 접속 동안 발생하거나 느리게 시동되는 자동차에서 발생한다. 상기 문제는 산업 제어기들에서 다수의 부하들이 24V 제어 전압 상에서 사용된다(자기 밸브들, 자신의 DC/DC 컨버터들을 가진 처리기 모듈들, 방전 상태에서 접속된 캐패시터들, 시동시키는 DC 모터들, 필라멘트들이 우선 가열되어야 하는 형광 램프들 등등 같은)는 사실로부터 발생한다. 많은 이들 부하들은 스위칭 온 될 때 정격 전류보다 높은 전류를 일시적으로 이끌어내는 특성을 가진다. 스위칭-모드 전원들의 사용은 이들 성분들 중 부정적인 측면이 나타난다는 것을 의미한다. 모듈들은 출력부상에 단시간의 상당한 과전류들을 거의 전달하지 않는다. 전원들의 정격 전류들이 초과될 때 전류 제한은 거의 지연 없이 가동하고 결과적으로 출력 전압은 강하한다. 이것은 일반적으로 전체 제어 시스템이 "중단되는(crash)" 것을 의미한다. 만약 스위칭-모드 전원들을 계속 사용하기를 원하면, 유일한 옵션은 시스템 계획에서 이런 부하를 위해 계획된 전력 소비보다 약간만을 초과하는 값으로 개별 부하들의 전류를 제한하는 것이다. 이 경우 일반적으로 스위칭-모드 전원들의 전력은 예상된 개별 컨슈머들(부하들)(consumer)의 합 및 상기 개별 컨슈머들의 동시 발생을 바탕으로 시스템 계획에서 선택되고 상기 전원 타입은 이에 따라 선택된다. 최대 전류가 하나의 부하로 제한되고, 상기 최대 전류가 만약 필요하면 정격 전류보다 약간 초과하게 놓여서 시스템의 계획된 전체 에너지 소비 내에 놓인다는 사실은 이들 부하들의 보다 느린 시동을 유발한다. 따라서 모터는 보다 느리게 가속하고, 캐패시터는 보다 느리게 충전하고, 백열 랩(lap) 광은 보다 어둡게 될 수 있고, 등등이 이루어질 수 있다. 이들 지연들은 대부분의 경우들에서 시스템 기능들에 중요하지 않지만, 시스템 계획가는 고려하여야 한다. 명백한 주 장점은 컨슈머가 접속되고 시스템이 중단되지 않을 때 제어 전압(예를 들어, 24V)의 공급이 더 이상 중단되지 않는다는 것이다.A further problem arises in a slow starting car or during the connection of heavy loads, for example charging of load capacitors (eg the input of a DC / DC converter). The problem is that in industrial controllers a number of loads are used on the 24V control voltage (magnetic valves, processor modules with their DC / DC converters, capacitors connected in discharged state, starting DC motors, filaments Firstly, such as fluorescent lamps that need to be heated) arise from the fact. Many of these loads have a characteristic of temporarily drawing a current higher than the rated current when switched on. The use of switched-mode power supplies means that a negative aspect of these components emerges. The modules rarely deliver significant short currents on the output. When the rated currents of the power supplies are exceeded, the current limit runs with almost no delay and as a result the output voltage drops. This generally means that the entire control system is "crashed." If you want to continue using switched-mode power supplies, the only option is to limit the current of the individual loads to a value that exceeds only the power consumption planned for this load in the system plan. In this case, the power of the switched-mode power supplies is generally selected in the system scheme based on the sum of the expected individual consumers (loads) and the simultaneous generation of said individual consumers and the power type is selected accordingly. The fact that the maximum current is limited to one load and the maximum current lies slightly above the rated current if necessary and within the planned total energy consumption of the system causes a slower start up of these loads. Thus, the motor accelerates more slowly, the capacitors charge more slowly, the incandescent lap light can be darker, and so on. These delays are not critical to system functions in most cases, but the system planner should consider. The obvious main advantage is that the supply of the control voltage (eg 24V) is no longer interrupted when the consumer is connected and the system is not interrupted.

이런 소프트(soft) 시동은 공급 소스와, 부하에 의해 허용되는 전류 및 부하 전압의 곱 사이의 차동 에너지가 스위치 엘리먼트에서 강하하여야 하는 것을 요구한다. 예를 들어 캐패시터가 충전될 때, 결과는 제 1 순간에서 상기 스위치 엘리먼트가 단락 회로를 나타내고 전압과 전류 세트의 곱이 스위치 엘리먼트에서 완전히 강하하여야 한다는 것이다. 이런 스위치 엘리먼트는 저항 또는 보다 바람직하게 가변 저항일 수 있거나, 가변 저항처럼 동작하는 반도체일 수 있다. 대응하는 큰 캐패시터들로 인해 스위치 엘리먼트(또는 레지스터) 내에서 열로 전환될 에너지는 매우 클 수 있고 곧 트랜지스터의 능력들을 초과한다.This soft start requires that the differential energy between the supply source and the product of the current and load voltage allowed by the load must drop at the switch element. For example, when the capacitor is charged, the result is that at the first instant the switch element exhibits a short circuit and the product of the voltage and current set must drop completely at the switch element. Such a switch element may be a resistor or more preferably a variable resistor, or may be a semiconductor operating like a variable resistor. Due to the corresponding large capacitors, the energy to be converted into heat in the switch element (or resistor) can be very large and soon exceeds the capabilities of the transistor.

따라서, 본 발명의 목적은 이들 단점들을 방지하고, 특히 정격 전원의 DC 출력 회로에서 전자 보호 컷아웃을 실행하기 위한 저비용 옵션을 나타내는 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대한 보호 회로를 구현하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to avoid these drawbacks and to implement a protection circuit for a power supply that powers a DC system, which represents a low cost option for implementing an electronic protective cutout, in particular in a DC output circuit of rated power supply.

이들 목적들은 청구항 제 1 항의 특징부들에 의해 달성된다. 청구항 제 1 항은 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대한 보호 회로에 관한 것이고, 상기 보호 회로는 전원의 출구에 배치되도록 제안되고 스위치 엘리먼트가 DC 시스템쪽으로 양의 전력 공급 단자 및 양의 출력 단자 사이에 제공되고, 그리고 쵸크가 상기 스위치 엘리먼트 및 상기 양의 출력 단자 사이에 접속되고, 상기 쵸크는 양의 출력 단자에 접속된 측면이 출력 캐패시터에 접속되고 상기 스위치 엘리먼트에 접속된 쵸크의 측면이 상기 출력 캐패시터에 병렬로 스위칭되는 다이오드에 접속되고, 그리고 제어부는 상기 보호 회로에서 측정된 전류에 따라 상기 스위치 엘리먼트를 스위치하는 스위치 엘리먼트를 위해 제공된다.These objects are achieved by the features of claim 1. Claim 1 relates to a protection circuit for a power supply for supplying power to a DC system, said protection circuit being proposed to be arranged at the outlet of the power supply and a switch element between the positive power supply terminal and the positive output terminal towards the DC system. And a choke is connected between the switch element and the positive output terminal, the choke having a side connected to the positive output terminal connected to an output capacitor and a side of the choke connected to the switch element being the output A diode is connected in parallel to the capacitor, and a control is provided for the switch element to switch the switch element in accordance with the current measured in the protection circuit.

상기 회로 어레인지먼트는 벅(buck) 컨버터로서 공지되었다. 공급 소스(예를 들어, 24V 전원)의 출구에 바로 제안된 보호 회로의 본 발명의 배열을 사용함으로써, 부하 캐패시터들(DC/DC 컨버터들의 입력 섹션)의 충전 또는 시동이 느린 모터들 같은 과중한 부하들 상에서 스위칭하는 문제는 구성요소들에서 매우 낮은 전체 경비로 해결될 수 있다. 본 발명의 회로 어레인지먼트를 사용함으로써, 공급 소스 및 부하 사이의 전체 차 에너지의 전환은 필요하지 않다. 그러나, 전원 내에 본 발명의 보호 회로를 통합하거나 적어도 동일한 전기 조건들이 제공되는 전원에 매우 밀접하게 상기 보호 회로를 설치하는 것은 필요하다.The circuit arrangement is known as a buck converter. By using the inventive arrangement of the proposed protection circuit directly at the outlet of the supply source (e.g. 24V power supply), heavy loads such as motors that are slow to charge or start up of the load capacitors (input section of the DC / DC converters) The problem of switching on these components can be solved with very low overall costs in the components. By using the circuit arrangement of the present invention, switching of the total difference energy between the supply source and the load is not necessary. However, it is necessary to integrate the protection circuit of the invention in a power supply or to install the protection circuit very closely to a power supply provided at least the same electrical conditions.

본 발명의 회로에서 공급 전원의 출구에 바로 하나 또는 그 이상의 벅 컨버터들을 통합함으로써, 제공될 시스템의 누전들이 방지될 수 있다는 것은 장점이다. 각각의 스위칭-모드 벅 컨버터는 상기 경우들에서 동작-관련 필요한 펄스 스트림들을 제거하기 위하여 캐패시터에 의해 바람직하게 공급되는 안정한 공급 전압을 필요로 한다. 이 경우 스위치 트랜지스터는 다시 전류를 감소시키기 위한 기회를 자기화된 쵸크에 제공하기 위하여 공급 소스로부터 공급된 전력을 종종 차단한다. 이 경우 전류를 가진 쵸크는 출력 전류 값 주변에서 변동한다. 가변하는 전류의 피크-대-피크 값은 리플(ripple)이라 불리고, 쵸크 전류의 평균 값은 궁극적으로 출력 직류 전류이다.It is an advantage that in the circuit of the invention, by incorporating one or more buck converters directly at the outlet of the supply power supply, short circuits in the system to be provided can be prevented. Each switching-mode buck converter in this case requires a stable supply voltage which is preferably supplied by the capacitor in order to eliminate the operation-related necessary pulse streams. In this case the switch transistor often cuts off the power supplied from the supply source to provide the magnetized choke with an opportunity to reduce the current again. In this case, the choke with current fluctuates around the output current value. The peak-to-peak value of the varying current is called ripple, and the average value of the choke current is ultimately the output direct current.

쵸크에 접속된 다이오드는 큰 유도성 부하들을 스위칭 오프할 때 또는 공급 전원을 스위칭 오프할 때 음의 전압들에 대한 자동 보호를 제공한다. The diode connected to the choke provides automatic protection against negative voltages when switching off large inductive loads or when switching off the supply.

청구항 제 2 항에 따라, 보호 회로는 전원의 하우징에 통합될 수 있고, 이 경우 보호 회로의 입력 캐패시터는 또한 전원의 출력 캐패시터를 나타낼 수 있다. 이런 방식으로 하나의 구성요소는 절약될 수 있다.According to claim 2, the protection circuit can be integrated in the housing of the power supply, in which case the input capacitor of the protection circuit can also represent the output capacitor of the power supply. In this way one component can be saved.

그러나, 선택적으로 청구항 제 3 항에 따라 보호 회로는 전원에 직접 접속을 위한 별개의 모듈로서 구현될 수 있다. 이런 방식으로 본 발명의 회로 어레인지먼트는 또한 전력 분배기로서 기능한다.However, optionally according to claim 3 the protection circuit can be implemented as a separate module for direct connection to the power supply. In this way the circuit arrangement of the invention also functions as a power divider.

청구항 제 4 항에 따라, 전원으로부터 원격 전원에 접속하기 위한 별개의 모듈로서 보호 회로가 구현될 수 있고, 별개의 0V 라인은 전원 및 보호 회로에 밀접하게 제공되고 펄스 스트림들을 평활화하기 위한 필터들에 대한 피드백으로서 제공된다. 펄스 스트림들을 평활화하기 위한 적당한 필터들은 종래 기술에 공지되었다.According to claim 4, a protection circuit can be implemented as a separate module for connecting from a power supply to a remote power supply, wherein a separate 0V line is provided intimately with the power supply and protection circuit and with filters for smoothing pulse streams. Are provided as feedback. Suitable filters for smoothing the pulse streams are known in the art.

청구항 제 5 항은 마이크로프로세서를 통해 스위치 엘리먼트가 제어되는 것을 제공한다. 이 경우 하나의 신호는 규칙적인 간격들로 제어 컴퓨터로부터 전송될 수 있고, 하기에 보다 상세히 설명될 바와 같이, 상기 신호는 각각의 유효 전류-제한 값을 개별 출력부들에 통지한다. 전원이 대체될 때, 예를 들어 결함이 발생하는 경우, 간단히 장치 어드레스를 입력함으로써 자동 조절이 이루어질 수 있다.Claim 5 provides that the switch element is controlled via a microprocessor. In this case one signal can be transmitted from the control computer at regular intervals and, as will be explained in more detail below, the signal informs the individual outputs of each effective current-limit value. When the power is replaced, for example in the event of a fault, automatic adjustment can be made by simply entering the device address.

쵸크를 사용하는 것에 대한 대안으로서, 청구항 제 6 항은 단순한 레지스터의 사용을 제공한다. 일단 다시 보호 회로는 전원의 출력부에 배치되고, 레지스터는 스위치 엘리먼트와 직렬로 DC 시스템 쪽으로 양의 전력 공급 단자 및 양의 출력 단자 사이에 접속된다. 레지스터는 추가로 양의 출력 단자에 접속된 측면 상에서 출력 캐패시터에 접속된다. 게다가 제어부는 다시 보호 회로에서 측정된 전류에 따라 스위치 엘리먼트를 스위칭하는 스위치 엘리먼트를 위해 제공된다. 비록 본 발명의 환경 내에서 보호 회로로서 적당하지만, 이 실시예는 바람직한 변형을 나타내지 않는다.As an alternative to using chokes, claim 6 provides for the use of simple registers. Once again the protection circuit is placed at the output of the power supply and the resistor is connected in series with the switch element between the positive power supply terminal and the positive output terminal towards the DC system. The resistor is further connected to the output capacitor on the side connected to the positive output terminal. In addition, a control is provided for the switch element which in turn switches the switch element in accordance with the current measured in the protection circuit. Although suitable as a protection circuit within the environment of the present invention, this embodiment does not represent a preferred variant.

청구항 제 7 항은 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원 및 출력 채널들로서 적어도 두 개의 양의 출력 단자들을 가진 적어도 두 개의 본 발명의 보호 회로들을 구비한 회로 어레인지먼트에 관한 것이다.Claim 7 relates to a circuit arrangement with at least two protective circuits of the invention having at least two positive output terminals as power and output channels for powering a DC system.

따라서, 또한 하기에서 출력 채널들이라 하는 다수의 출력부들은 하우징에 통합될 수 있어서, 동일한 전력 소스로부터 전력을 공급받는다. 이 경우 예를 들어 출력 채널들을 스위칭 온 할 때, 동기화는 전원의 출력 캐패시터에 대응하고 따라서 공급 전원의 출구의 일반적인 리플에 대응하는 보호 회로에 대한 입력 캐패시터의 부하를 감소시키기 위해 제공될 수 있다.Thus, multiple outputs, also referred to as output channels below, can be integrated into the housing, so that they are powered from the same power source. In this case, for example, when switching on the output channels, synchronization may be provided to reduce the load on the input capacitor to the protection circuit corresponding to the output capacitor of the power supply and thus corresponding to the general ripple of the outlet of the supply power.

청구항 제 8 항에 따라, 출력 채널들의 활성화 및 비활성화를 위한 입력들이 제공될 수 있다. 이것은 전자 릴레이(relay)를 사용할 수 있게 한다.According to claim 8, inputs for activating and deactivating output channels may be provided. This makes it possible to use electronic relays.

다수의 출력 채널들의 경우에, 청구항 제 9 항에 따라 또한 적어도 두 개의 보호 회로들의 스위치 엘리먼트들을 제어하기 위하여 단일 마이크로프로세서가 제공될 수 있다.In the case of multiple output channels, a single microprocessor may be provided according to claim 9 to also control the switch elements of the at least two protection circuits.

청구항 제 10 항은 적어도 두 개의 보호 회로들의 스위치 엘리먼트들을 제어하기 위한 아날로그 회로가 제공될 수 있게 한다. 스위치 엘리먼트들을 제어하기 위한 아날로그 회로의 사용은 또한 단지 하나의 채널만이 제공될 때 가능하다. Claim 10 enables analog circuitry to be provided for controlling switch elements of at least two protection circuits. The use of analog circuitry to control the switch elements is also possible when only one channel is provided.

청구항 제 11 항에 따라 전력 반도체들과 전력 ASIC의 회로의 제어부의 통합부가 제공된다.According to claim 11 an integrated part of a control of a circuit of a power semiconductor and a power ASIC is provided.

청구항 제 12 항에 따라, 혼성 회로(hybrid circuit)는 제공되고, 상기 혼성 회로는 전력 반도체들 및 벅 컨버터들 코일을 포함하고 바람직하게 하나의 모듈로서 제조되고 설치될 수 있다.According to claim 12, a hybrid circuit is provided, said hybrid circuit comprising power semiconductors and a coil of buck converters and preferably manufactured and installed as one module.

청구항 제 13 항은 보호 회로를 제어하기 위한 방법에 관한 것이고, 정격 전류 값은 미리 결정되고 스위치 엘리먼트는 정격 전류 값이 보호 회로에서 초과되는 미리 결정된 지속 기간 후에만 동작된다. 정격 전류 값을 초과하는 전류 값은 과전류라 한다. 스위치 엘리먼트의 동작까지 따라서 보호 회로의 트리거링때까지 시간은 미리 결정된 정격 전류 값이 얼마나 초과되는지에 따른다. 이 시간은 또한 과전류가 정격 전류 값에 얼마나 관련되는지에 따르고 과전류가 정격 전류 값에 비해 작을수록 최대로 길어질 수 있다. Claim 13 relates to a method for controlling a protection circuit, wherein the rated current value is predetermined and the switch element is operated only after a predetermined duration in which the rated current value is exceeded in the protection circuit. Current values exceeding the rated current value are referred to as overcurrent. The time until the operation of the switch element and thus the triggering of the protection circuit depends on how much the predetermined rated current value is exceeded. This time also depends on how the overcurrent is related to the rated current value and can be as long as the overcurrent is smaller than the rated current value.

보호 회로를 트리거링하는 스위치 엘리먼트의 동작은 또한 전력 반도체들의 열적 상황 및 전류 경로의 다른 구성요소들에 의존할 수 있다. 이 경우 시간 값들은 온도를 측정하거나 주변 온도와 전력 곡선 히스토리만을 측정함으로써 계산될 수 있다.The operation of the switch element to trigger the protection circuit may also depend on the thermal situation of the power semiconductors and other components of the current path. In this case, time values can be calculated by measuring the temperature or by measuring only the ambient temperature and the power curve history.

청구항 제 14 항에 따라, 정격 전류 값을 초과하는 전류 제한 값이 부가적으로 미리 결정되고 전류-제한 값이 보호 회로에서 초과되는 미리 결정된 시간 후, 상기 보호 회로에 할당된 출력 단자가 비활성화되는 것이 제공된다. 제한된 전류 값 지속 기간은 차례로 미리 결정된 정격 전류 값에 의존하고 정격 전류 값이 작을수록 보다 길어질 수 있다. 일단 다시 보호 회로를 트리거링하기 위한 스위치 엘리먼트의 동작은 또한 전력 반도체들 및 전류 경로의 다른 구성요소들의 열적 상황에 의존하게 될 수 있다.The output terminal assigned to the protection circuit is deactivated after a predetermined time when the current limit value exceeding the rated current value is additionally predetermined and the current-limit value is exceeded in the protection circuit. Is provided. The limited current value duration in turn depends on the predetermined rated current value and the smaller the rated current value can be, the longer. The operation of the switch element once again to trigger the protection circuit can also be dependent on the thermal situation of the power semiconductors and other components of the current path.

청구항 제 15 항은 보호 회로의 입력 전압에 도달되지 않을 때, 상기 보호 회로에 할당된 출력 단자가 비활성화되게 하는 것이 제공된다. 따라서 보호 회로의 입력 전압에 도달되지 않을 때 ― 여기서 상기 보호 회로의 입력 전압은 공급 전원의 출력 전압에 대응함 ―, 대응 과부하된 출력은 스위칭 오프되고, 즉 상기 부하의 출력은 과전류에 의해 전원을 과부하시키므로, 상기 전원은 전류-제한 모드로 진행하여 상기 전원의 출력 전압은 강하한다. 따라서 전원은 다시 정상 모드로 진행하고 예를 들어 다수의 출력들을 구현함으로써 다시 정격 전압을 공급한다. 선형 조절기들에 대해 상기 시스템은 이미 EP 1 236 257호에 기술된다.Claim 15 is provided to cause an output terminal assigned to the protection circuit to be deactivated when the input voltage of the protection circuit is not reached. Thus, when the input voltage of the protection circuit is not reached where the input voltage of the protection circuit corresponds to the output voltage of the supply power supply, the corresponding overload output is switched off, ie the output of the load overloads the power supply by overcurrent. Thus, the power supply proceeds in the current-limiting mode so that the output voltage of the power supply drops. The power supply thus goes back to normal mode and again supplies the rated voltage, for example by implementing multiple outputs. For linear regulators the system is already described in EP 1 236 257.

청구항 제 16 항은 최종적으로 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원의 출력에 전류-제한 보호 회로로서 벅 컨버터의 사용에 관한 것이다.Claim 16 relates to the use of a buck converter as a current-limiting protection circuit at the output of a power supply which finally powers a DC system.

본 발명은 동동된 도면들의 도움으로 예시적인 실시예를 기초로 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with the aid of the accompanying drawings.

도 1은 종래-기술 회로 어레인지먼트를 도시한다.1 shows a prior-art circuit arrangement.

도 2는 스위치 엘리먼트가 폐쇄된 동작 단계에서 본 발명의 보호 회로의 바람직한 실시예를 도시한다.Figure 2 shows a preferred embodiment of the protection circuit of the invention in the stage of operation in which the switch element is closed.

도 3은 스위치 엘리먼트가 개방된 동작 단계에서 도 1에 기술된 보호 회로를 도시한다.FIG. 3 shows the protection circuit described in FIG. 1 in an operating stage with the switch element open.

도 4는 본 발명의 보호 회로가 사용될 때 통상적인 시스템 구조를 도시한다.4 shows a typical system structure when the protection circuit of the present invention is used.

아날로그 전류 제한을 사용하는 종래 기술에 따른 회로 어레인지먼트는 도 1에 도시된다. 도 1의 좌측에서, 전원 단자들(3,4)은 도시되고 우측에는 출력 단자들(1,2)이 도시된다. 출력 단자들(1,2)은 부하측 DC 시스템에 접속된다. 스위치 엘리먼트(S1)는 전류-제한 엘리먼트로서 제공되지만, 이 스위치 엘리먼트는 스위칭 모드에서 동작되지 않는다. 전류 제한에서 스위치 엘리먼트(S1)는 반-통과-접속 상태(semi-through-connected state)로 진행하여야 하므로 입력 전압(+24.1V/0V) 및 부하 전압(+24V/0V) 사이는 가정된다. 이것은 스위치 엘리먼트(S1)에서 큰 누설 전류를 형성한다. 따라서 시간 제한은 스위치 엘리먼트(S1)의 열 용량에 적응되어야 한다.A circuit arrangement according to the prior art using analog current limiting is shown in FIG. 1, power supply terminals 3 and 4 are shown and output terminals 1 and 2 are shown on the right side. The output terminals 1, 2 are connected to the load side DC system. The switch element S1 is provided as a current-limiting element, but this switch element is not operated in the switching mode. In the current limit the switch element S1 must proceed in a semi-through-connected state, so it is assumed between the input voltage (+ 24.1V / 0V) and the load voltage (+ 24V / 0V). This forms a large leakage current in the switch element S1. The time limit should therefore be adapted to the heat capacity of the switch element S1.

도 2는 스위치 엘리먼트가 폐쇄된 동작 단계에서 본 발명의 보호 회로의 바람직한 실시예를 대조하여 도시한다. 도 3은 스위치 엘리먼트가 개방된 동작 단계 에서 보호 회로를 도시한다. DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대한 본 발명의 보호 회로는 전원의 출구쪽에 배치된다. DC 시스템에 대한 양의 전력 공급 단자(3) 및 양의 출력 단자(1) 사이에 스위치 엘리먼트(S1)가 제공되고 또한 스위치 엘리먼트(S1) 및 양의 출력 단자(1) 사이에 쵸크가 제공되며, 양의 출력 단자(1)에 접속된 측면상에서 쵸크(L1)는 출력 캐패시터(C2)에 접속된다. 스위치 엘리먼트(S1)에 접속된 쵸크(L1)의 측면은 다이오드(D1)의 캐소드 측에 접속된다.2 shows a contrasting of a preferred embodiment of the protection circuit of the invention in the stage of operation in which the switch element is closed. 3 shows the protection circuit in the operating phase with the switch element open. The protection circuit of the present invention for a power supply for powering a DC system is arranged on the outlet side of the power supply. A switch element S1 is provided between the positive power supply terminal 3 and the positive output terminal 1 for the DC system and also a choke is provided between the switch element S1 and the positive output terminal 1. On the side connected to the positive output terminal 1, the choke L1 is connected to the output capacitor C2. The side of the choke L1 connected to the switch element S1 is connected to the cathode side of the diode D1.

양의 출력 단자(1)의 동작 중에 스위치 엘리먼트는 스위칭-오프 상태에서 스위칭-모드 상태로 이동된다. 영구적으로 스위칭-온된 상태까지의 펄스 듀티 비율의 느린 증가에 의해 출력 전류는 결정될 수 있다. 이 출력 전류는 분류기(shunt)로서 동작되는 레지스터(R1)에서 측정될 수 있고, 따라서 측정된 출력 전류에 따라, S1의 듀티 비율은 제어부(도 1-4에 도시되지 않음)의 도움으로 영향을 받는다. 다이오드(D1)는 짧은 기간 동작을 위해서만 설계되고 따라서 일반적으로 냉각되지 않는다. 스위치 엘리먼트(S1)는 반도체 스위치, 바람직하게 MOSFET일 것이다. MOSFET들이 사용될 때, 사용된 타입에 따라, 열 싱크는 또한 생략될 수 있다.During the operation of the positive output terminal 1, the switch element is shifted from the switching-off state to the switching-mode state. The output current can be determined by the slow increase in the pulse duty ratio to the permanently switched on state. This output current can be measured at the resistor R1 operated as a shunt, so according to the measured output current, the duty ratio of S1 is influenced with the help of the control unit (not shown in FIGS. 1-4). Receive. Diode D1 is designed only for short periods of operation and is therefore generally not cooled. The switch element S1 will be a semiconductor switch, preferably a MOSFET. When MOSFETs are used, depending on the type used, the heat sink can also be omitted.

스위치 엘리먼트(S1)는 단지 스위칭 온되는 짧은 시간 동안 스위칭 모드로 있고, 이것은 스위칭 손실들이 또한 이 단계에서만 발생한다는 것을 의미한다. 중간의 매우 낮은 저항에서 트랜지스터들은 이미 이용 가능하기 때문에, 열 싱크는 60℃의 주변 온도 및 10A의 출력 전류들에 대해 더 이상 요구되지 않는다. 전류는 쵸크(L1)를 통하여 연속적으로 흐르므로, 쵸크는 상기 기간 동안 열적으로 도통하여야 한다. 그러나 통상적으로 50 내지 500 ms의 짧은 시동 단계로 인해, 장기간 에 걸쳐 고주파수들 동작을 통한 부가적인 손실들을 일소(dissipate)할 필요가 없다. 쵸크(L1)는 단순히 코어 없이 권선을 포함하는, 대응하게 높은 고주파에 대한 공기-코어 리액터로서 구현될 수 있다. 상기 하나의 구성요소는 일반적으로 구리 래커칠된 와이어로 제조된다. 단기간 동작으로 인해 페라이트 쵸크는 비록 높은 재자화 손실들을 가지지만 선택적으로 높은-투과성 코어가 설비될 수 있다. 바아(bar)-코어 또는 버섯모양-코어 형태의 노이즈-억제 쵸크들은 이런 타입의 구성요소들이다. 이들 쵸크들은 폐쇄된 코어를 가지지 않는데, 그 이유는 이런 코어가 보다 간단하고 보다 우수하게 제조될 수 있기 때문이다. 이것은 보다 작은 크기 및 보다 낮은 영구 전도 손실들이 달성되게 하는데, 그 이유는 상기 페라이트 코어의 사용으로 와이어 권선들의 수가 훨씬 작아진다는 것을 의미하기 때문이다. 입력부에 전원 전압을 공급하기 위한 일반적인 캐패시터는 생략되는데, 그 이유는 상기 캐패시터 기능은 보호 회로의 입력 캐패시터(C1)에 대응하는 전원의 출력 캐패시터에 의해 이루어지기 때문이다.The switch element S1 is in the switching mode only for a short time which is switched on, which means that switching losses also occur only at this stage. Since the transistors are already available at a very low resistance in the middle, a heat sink is no longer required for an ambient temperature of 60 ° C and output currents of 10A. Since the current flows continuously through the choke L1, the choke must conduct thermally during this period. However, due to the short startup phase of 50 to 500 ms, there is no need to dissipate additional losses through high frequency operation over a long period of time. Choke L1 may be implemented as an air-core reactor for a correspondingly high high frequency, simply including a winding without a core. The one component is generally made of copper lacquered wire. Due to short-term operation, ferrite chokes can be equipped with a high-permeability core, although they have high re-magnetization losses. Noise-suppressing chokes in the form of bar-core or mushroom-core are components of this type. These chokes do not have closed cores because these cores can be made simpler and better. This allows smaller size and lower permanent conduction losses to be achieved since the use of the ferrite core means that the number of wire windings is much smaller. The general capacitor for supplying the power supply voltage to the input part is omitted because the capacitor function is performed by the output capacitor of the power source corresponding to the input capacitor C1 of the protection circuit.

전류는 전자 퓨즈 앞의 레지스터(R1)에 의해 측정될 수 있다. 선택적으로 레지스터(R1)는 또한 보호 회로의 출력 라인에 직접 접속될 수 있다. 이런 직접 접속은 전류가 부하로 흐르기 전에 출력 캐패시터가 우선 충전되어야 하기 때문에, 벅 컨버터 부분에서 스위칭-온 순간에 제어할 수 없는 전류들이 흐르는 단점을 가진다. 분로 저항기 대신 전류는 또한 홀 컨버터 같은 보상된 DC 컨버터를 통해 측정될 수 있다.The current can be measured by resistor R1 in front of the electronic fuse. Optionally, register R1 may also be directly connected to the output line of the protection circuit. This direct connection has the disadvantage that uncontrollable currents flow at the switching-on moment in the buck converter section because the output capacitor must first be charged before current flows to the load. Instead of shunt resistors, the current can also be measured through a compensated DC converter such as a hall converter.

만약 레지스터(R1)를 완전히 생략하는 것이 시도되면, 스위치 엘리먼트(S1) 에서의 전압 강하는 또한 측정될 수 있다. 만약 MOSFET이 포함되면, 전류 대 측정 가능한 전압 강하의 거의 선형의 관계는 형성된다. 그러나 트랜지스터의 온도는 이런 관계에 큰 영향을 가진다. 알려진 트랜지스터 온도로 인해, 실제 전류(아날로그 또는 디지털)는 보상 회로를 통해 계산될 수 있다. 그러나, 전류의 평가는 스위치 엘리먼트(S1)의 높은 클럭 주파수에서 어려운데, 그 이유는 보다 낮은 측정된 값들(스위치 엘리먼트 S1의 스위칭-온 시간 동안)이 전체 공급 전압(스위치 엘리먼트 S1의 스위칭-오프 시간 동안)에 관련하여 고주파수에서 변화하기 때문이다. 클럭(L1)은 전류 측정을 위한 추가 대안을 나타내고 이런 대안은 전류 제한 또는 시동의 경우 클럭 주파수의 주기 지속 기간보다 훨씬 큰 시간 상수를 특징으로 하는 쵸크(L1)와 병렬의 RC 엘리먼트로 행해진다. 이것은 쵸크(L1)의 오움 전압 강하가 측정되어 세트포인트 값으로서 제어기에 공급되게 한다. 온도에 따른 쵸크(L1) 저항의 의존성은 마찬가지로 형성된다. 만약 쵸크(L1)의 온도가 알려지면, 트랜지스터의 전압 강하 측정과 같이 보상은 이루어질 수 있다. 게다가 전류는 소위 감지 FET들로 측정될 수 있고, 이들 감지 FET들은 평가될 수 있는 별개의 전류 센서 출력을 특징으로 하는 MOSFET들이다.If an attempt is made to completely skip the resistor R1, the voltage drop at the switch element S1 can also be measured. If a MOSFET is included, a nearly linear relationship of current versus measurable voltage drop is established. However, the temperature of the transistor has a big influence on this relationship. Due to the known transistor temperature, the actual current (analog or digital) can be calculated via the compensation circuit. However, the evaluation of the current is difficult at the high clock frequency of the switch element S1, since the lower measured values (during the switching-on time of the switch element S1) are the total supply voltage (the switching-off time of the switch element S1). Because it changes at high frequencies. The clock L1 represents a further alternative for current measurement and this alternative is done with the RC element in parallel with the choke L1 which is characterized by a time constant much greater than the periodic duration of the clock frequency in the case of current limiting or starting. This causes the ohmic voltage drop of choke L1 to be measured and supplied to the controller as a setpoint value. The dependence of the choke L1 resistance on temperature is likewise formed. If the temperature of the choke L1 is known, compensation can be made as with the voltage drop measurement of the transistor. In addition, current can be measured with so-called sense FETs, which are MOSFETs featuring a separate current sensor output that can be evaluated.

본 발명의 회로 어레인지먼트의 기능은 하기에서 다루어진다. 처음에 전류는 레지스터(R1)에서 측정되고 만약 그것이 정격 전류 값을 초과하면, 스위치 엘리먼트(S1)는 개방된다. 스위치 엘리먼트(S1)의 스위칭-오프 단계 동안, 쵸크(L1)는 에너지를 부하로 전달하기 때문에 전류를 감소시키기 위한 기회를 가진다. 스위치 엘리먼트(S1)를 통한 전류 흐름이 중단되기 때문에, 전류는 또한 입력 캐패시 터(C1) 및 레지스터(R1)를 통해 흐르지 않는다. 따라서 입력 캐패시터(C1)는 전류 펄스들을 전달하기 위한 위치에 있어야 한다. 그러나, 이것은 스위칭-온 동안 따라서 출력 캐패시터(C1) 및 출력부에서의 가능한 부하 캐패시터들의 충전 동안, 그리고 전류-제한 모드의 동작 동안 같은 출력부의 전류 제한 순간에만 필요하다. 전류 제한은 적시에 제한되고 시스템이 운용될 때(소위 핫 플러깅(hot plugging)) 또는 과전류를 방지하고 이에 따라 공급 레일 상 전압 강하들(24.1V/0V) 때 모듈들의 접속의 결과로서 피드백을 방지하기 위해 사용한다.The function of the circuit arrangement of the present invention is discussed below. Initially the current is measured in the resistor R1 and if it exceeds the rated current value, the switch element S1 is opened. During the switching-off phase of the switch element S1, the choke L1 has the opportunity to reduce the current because it transfers energy to the load. Because the current flow through the switch element S1 is interrupted, the current also does not flow through the input capacitor C1 and the resistor R1. Therefore, input capacitor C1 must be in a position to deliver current pulses. However, this is only necessary at the moment of current limiting of the same output during switching-on and therefore during charging of the output capacitor C1 and possible load capacitors at the output, and during operation of the current-limiting mode. Current limiting is timely limited and prevents feedback as a result of the connection of modules when the system is operating (so-called hot plugging) or overcurrent and thus voltage drops on the supply rail (24.1V / 0V) Use to do

다음 주기의 시작 시 스위치 엘리먼트(S1)는 다시 스위칭 온된다. 전류 램프(ramp)는 전류 제한을 수행하기 위한 스위칭 온 동안 미리 결정된다. 애플리케이션에서 보다 간단하고 알려지지 않은 부하들에서, 보다 우수한 보호는 최대 전류 제한에 부합하면서 전력이 증가되는 전류 램프를 미리 결정하는 것이다. DC/DC 컨버터들 스위칭 온 같이 갑자기 발생하는 부하들에 대해, 출력 전류의 임의의 관입(intrusion)은 거의 발생하지 않을 것이고, 이런 임의의 관입은 전류 램프를 가진 경우일 수 있다. 두 개의 방법들에 대한 대안으로서, 전류 제한은 회로가 출력부에서 전압을 고려하지 않도록 오로지 제어를 위해서만 사용될 수 있다. 스위치 엘리먼트(S1)는 전류 센서의 전류가 최대 값을 초과하지 않을 때까지 출력부의 동작에서부터 스위칭 온된다. 그 다음, 그것은 스위칭 오프되고 다음 주기에서 다시 스위칭 온된다.At the start of the next period the switch element S1 is switched on again. The current ramp is predetermined during switching on to perform the current limit. In applications that are simpler and less known, better protection is to predetermine a current ramp that increases in power while meeting the maximum current limit. For loads that suddenly occur, such as switching on DC / DC converters, any intrusion of the output current will rarely occur, and this may be the case with any current ramp. As an alternative to the two methods, the current limit can only be used for control so that the circuit does not consider the voltage at the output. The switch element S1 is switched on from the operation of the output until the current of the current sensor does not exceed the maximum value. Then it is switched off and switched on again in the next period.

도 4는 마지막으로 본 발명에 따른 전자 보호 회로의 사용에 대한 통상적인 시스템 구조를 도시하고, 화살표들은 일정한 부하에서 전류 경로를 도시한다. 전 자 보호 회로들에 대한 0V 공급은 이 경우 내부 전자제품들에 전력을 공급하기 위해서만 사용된다. 부하들은 별개로 라우트된 라인들을 통해 0V에 접속된다. 이런 접속은 대부분은 전자 보호 컷아웃과 동일한 시점에 있지 않다. 전류 제한은 선형으로 동작하여야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 스위칭-모드 시스템의 펄스 스트림들이 상기 시스템 내 제어되지 않은 전류 흐름들을 유도하고 이런 전류 흐름 유도가 접지 바운스(bounce)를 유발하기 때문이다. 이런 접지 바운스는 무엇보다도 케이블들 및 라인들의 인덕턴스의 결과인데, 그 이유는 큰 루프들 및 따라서 큰 인덕턴스들이 대부분 포함되기 때문이다.Figure 4 finally shows a typical system structure for the use of an electronic protection circuit according to the invention, the arrows showing the current path at a constant load. The 0V supply to the electronic protection circuits is only used to power internal electronics in this case. The loads are connected to 0V through separately routed lines. Most of these connections are not at the same time as the electronic protection cutout. The current limit must operate linearly because otherwise pulse streams in a switched-mode system induce uncontrolled current flows in the system and this current flow induction causes a ground bounce. This ground bounce is a result of, among other things, the inductance of the cables and lines, since large loops and therefore large inductances are mostly included.

본 발명의 회로 어레인지먼트가 보다 높은 전압(예를 들어, 26V)으로부터 고저항 레지스터를 통해 출력 캐패시터(C2)의 언제든지 사용 가능한 충전에 의해 와이어 단절을 검출하기에 또한 적당하다는 것이 주의된다. 만약 출력이 공급 소스의 값 이상의 제조자에 의해 지정된 예를 들어 2V의 값으로 증가하면, 확실히 부하가 없고, 이에 따라 와이어 단절은 추론될 수 있다. 게다가, 오퍼레이터가 전압계를 사용하여 실제 전류를 유일하게 측정할 수 있도록 전류의 허수부로서 아날로그 신호를 고저항 "보호" 출력들에 제공하는 것을 생각할 수 있다. 이런 목적을 위해 홀들은 회로 기판에 제공되고 상기 회로 기판상 주석 입혀진 표면들에 접촉이 제공될 수 있다. It is noted that the circuit arrangement of the present invention is also suitable for detecting wire breaks by any available charge of the output capacitor C2 through a high resistance resistor from a higher voltage (eg, 26V). If the output increases to a value of, for example, 2V specified by the manufacturer above the value of the supply source, there is certainly no load, and thus wire breakage can be inferred. In addition, it is conceivable to provide an analog signal to the high resistance "protected" outputs as an imaginary part of the current so that the operator can only measure the actual current using the voltmeter. Holes may be provided in the circuit board for this purpose and contact may be provided to the tinned surfaces on the circuit board.

본 발명의 회로 어레인지먼트의 도움으로, 보호 회로는 DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대해 구현되고, 상기 보호 회로는 특히 조절된 전원의 DC 출력 회로 내에 전자 보호 컷아웃을 구현하기 위한 저-비용 옵션을 나타낸다. With the aid of the circuit arrangement of the present invention, a protection circuit is implemented for a power supply that powers the DC system, which protection circuit is a low-cost option for implementing electronic protection cutouts, particularly in the DC output circuit of the regulated power supply. Indicates.

Claims (16)

DC 시스템을 공급하는 전원 네트워크에 대한 보호 회로로서,As a protection circuit for a power network supplying a DC system, 상기 보호 회로는 상기 전원의 출구에 배치되고 스위치 엘리먼트(S1)는 상기 DC 시스템 쪽으로 양의 전원 단자(3) 및 양의 출력 단자(1) 사이에 제공되고 또한 쵸크(L1)는 상기 스위치 엘리먼트(S1)와 상기 양의 출력 단자(1) 사이에 접속되도록 제공되고, 상기 쵸크(L1)는 상기 양의 출력 단자(1)에 접속된 측면 상에서 출력 캐패시터(C2)에 접속되고 상기 스위치 엘리먼트(S1)에 접속된 쵸크(L1)의 측면은 상기 출력 캐패시터(C2)에 병렬로 스위칭된 다이오드의 캐소드 측에 접속되고, 상기 보호 회로에서 측정된 전류에 따라 상기 스위치 엘리먼트(S1)를 스위칭하는 상기 스위치 엘리먼트(S1)에 대한 제어부가 제공되는 ,The protection circuit is arranged at the outlet of the power supply and a switch element S1 is provided between the positive power terminal 3 and the positive output terminal 1 toward the DC system and the choke L1 is connected to the switch element ( Is provided to be connected between S1 and the positive output terminal 1, the choke L1 is connected to an output capacitor C2 on the side connected to the positive output terminal 1 and the switch element S1. The side of the choke L1 connected to) is connected to the cathode side of the diode switched in parallel to the output capacitor C2, and the switch for switching the switch element S1 according to the current measured in the protection circuit. In which a control unit for element S1 is provided, 보호 회로.Protection circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 회로는 상기 전원의 하우징에 통합되고, 전원 출력 캐패시터(C1)는 상기 보호 회로의 입력 캐패시터를 나타내는,2. The protection circuit according to claim 1, wherein the protection circuit is integrated into the housing of the power supply, and a power output capacitor C1 represents an input capacitor of the protection circuit. 보호 회로.Protection circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 회로는 상기 전원에 직접 접속하기 위한 별개의 모듈로서 구현되는, The circuit of claim 1, wherein the protection circuit is implemented as a separate module for connecting directly to the power supply. 보호 회로.Protection circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 회로는 전원으로부터 전원으로 원격 접속을 위한 별개의 모듈로서 구현되고, 별개의 0V 라인은 상기 전원 및 상기 전원에 밀접하게 제공되어 펄스 스트림들을 평활화하기 위한 필터들에 대한 피드백으로서 제공되는,The circuit of claim 1, wherein the protection circuit is implemented as a separate module for remote connection from a power source to a power source, wherein a separate 0V line is provided in close proximity to the power source and the power source for filters for smoothing pulse streams. Provided as feedback, 보호 회로.Protection circuit. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로프로세서는 상기 스위치 엘리먼트(S1)를 제어하기 위해 제공되는,5. The microprocessor according to claim 1, wherein a microprocessor is provided for controlling the switch element S1. 보호 회로.Protection circuit. DC 시스템에 전력을 공급하는 전원에 대한 보호 회로로서,As a protection circuit for a power supply that powers a DC system, 상기 보호 회로는 상기 전원의 출구에 배치되고, 스위치 엘리먼트(S1)는 상기 DC 시스템 쪽으로 양의 전원 단자(3) 및 양의 출력 단자(1) 사이에 제공되고 또한 부하 레지스터는 상기 스위치 엘리먼트(S1)와 상기 양의 출력 단자(1) 사이에 접속되어 제공되고, 상기 부하 레지스터는 상기 양의 출력 단자(1)에 접속된 측면 상에서 출력 캐패시터(C2)에 접속되고 그리고 상기 보호 회로에서 측정된 전류에 따라 상기 스위치 엘리먼트(S1)를 스위칭하는 상기 스위치 엘리먼트(S1)에 대한 제어부가 제공되는 ,The protection circuit is arranged at the outlet of the power supply, a switch element S1 is provided between the positive power supply terminal 3 and the positive output terminal 1 toward the DC system and a load resistor is provided to the switch element S1. ) Is provided between the positive output terminal 1 and the load resistor is connected to the output capacitor C2 on the side connected to the positive output terminal 1 and measured in the protection circuit. In accordance with the present invention, a control unit for the switch element S1 for switching the switch element S1 is provided. 보호 회로.Protection circuit. DC 시스템에 전력을 공급하는 전원 및 제 1 항 내지 제 6 항에 따른 적어도 두 개의 보호 회로들을 가진 회로 어레인지먼트로서,A circuit arrangement having a power supply for supplying power to a DC system and at least two protection circuits according to claims 1 to 6. 상기 회로 어레인지먼트는 출력 채널들로서 적어도 두 개의 양의 출력 단자들(1)을 가지는, The circuit arrangement has at least two positive output terminals 1 as output channels, 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 7 항에 있어서, 입력들은 상기 출력 채널들을 활성화 및 비활성화시키기 위하여 제공되는,8. The system of claim 7, wherein inputs are provided to activate and deactivate the output channels. 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 단일 마이크로프로세서는 상기 적어도 두 개의 보호 회로들의 스위치 엘리먼트들(S1)을 제어하기 위하여 제공되는,9. A method according to claim 7 or 8, wherein a single microprocessor is provided for controlling the switch elements S1 of the at least two protection circuits. 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 아날로그 회로는 상기 적어도 두 개의 보호 회로들의 스위치 엘리먼트들(S1)을 제어하기 위해 제공되는,The method of claim 7 or 8, wherein an analog circuit is provided for controlling the switch elements S1 of the at least two protection circuits. 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 전력 반도체들 및 회로 제 어부의 통합부가 전력 ASIC에 제공되는, 11. A method according to any one of claims 7 to 10, wherein an integrated portion of the power semiconductors and the circuit control portion is provided in the power ASIC, 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼성 회로가 제공되고, 상기 혼성 회로는 전력 반도체들 및 벅(buck) 컨버터 코일들을 포함하고 바람직하게 하나의 모듈로서 제조 및 설치될 수 있는,12. A hybrid circuit is provided, wherein the hybrid circuit comprises power semiconductors and buck converter coils and can preferably be manufactured and installed as a module. 회로 어레인지먼트.Circuit arrangement. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 보호 회로를 제어하기 위한 방법으로서,A method for controlling a protection circuit according to any one of claims 1 to 12, 정격 전류 값은 미리 결정되고 전류가 상기 미리 결정된 정격 전류 값 미만인 미리 결정된 기간 후에만 상기 스위치 엘리먼트(S1)가 동작되는,The switch element S1 is operated only after a predetermined period of time when the rated current value is predetermined and the current is less than the predetermined rated current value. 보호 회로를 제어하기 위한 방법.Method for controlling the protection circuit. 제 13 항에 있어서, 상기 정격 전류 값을 초과하는 전류 제한 값이 부가적으로 미리 결정되고, 상기 전류-제한 값의 미리 결정된 시간이 보호 회로에서 초과된 후, 상기 보호 회로에 할당된 상기 출력 단자(1)는 비활성화되는,14. The output terminal according to claim 13, wherein a current limit value exceeding the rated current value is additionally predetermined, and after the predetermined time of the current-limit value is exceeded in the protection circuit, the output terminal assigned to the protection circuit. (1) is deactivated, 보호 회로를 제어하기 위한 방법.Method for controlling the protection circuit. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 보호 회로의 입력 전압이 임계값 아래로 떨어질 때, 상기 보호 회로에 할당된 상기 출력 단자(1)는 비활성화되는,15. The method according to claim 13 or 14, wherein when the input voltage of the protection circuit drops below a threshold, the output terminal 1 assigned to the protection circuit is deactivated, 보호 회로를 제어하기 위한 방법.Method for controlling the protection circuit. DC 시스템에 전력을 공급하기 위한 전원의 출력부에 전류-제한 보호 회로로서 벅 컨버터의 이용.Use of a buck converter as a current-limiting protection circuit at the output of the power supply to power the DC system.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT507083B1 (en) 2009-02-18 2010-02-15 Siemens Ag Oesterreich ELECTRICAL PROTECTION DEVICE AND CONTROL METHOD OF THE ELECTRICAL PROTECTION DEVICE
CN103390993B (en) * 2012-05-11 2017-04-19 欧司朗股份有限公司 Load driving circuit and method and lamp
CN103199505B (en) * 2013-05-02 2016-02-03 石家庄迅能电子科技有限公司 Output short-circuit protection circuit for high tension battery
CN105094189B (en) 2014-05-14 2018-03-30 登丰微电子股份有限公司 Cable loss compensator circuit and the power circuit with cable loss compensator
DE102014214984A1 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Robert Bosch Gmbh Short-circuit protection device
DE102016114176B3 (en) * 2016-08-01 2018-01-25 Lisa Dräxlmaier GmbH Electromechanical circuit breaker for a battery distribution box of a motor vehicle and corresponding battery distribution box
CN108631566B (en) * 2017-03-22 2024-04-16 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Circuit for splitting and protecting power input and output
DE102017108516B3 (en) 2017-04-21 2018-08-09 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Uninterruptible power supply
RU175673U1 (en) * 2017-05-04 2017-12-14 Артём Игоревич Когданин PROTECTION MODULE
CN107860217A (en) * 2017-12-14 2018-03-30 河南迪天环保科技有限公司 A kind of action control module of vacuum oven
CN108963965A (en) * 2018-02-01 2018-12-07 韦荣贵 A kind of short circuit of electric wiring and earth leakage protective device
CN111181355B (en) * 2020-01-19 2021-06-01 苏州浪潮智能科技有限公司 Device and method for adjusting output voltage of power circuit
CN113093608A (en) * 2021-03-31 2021-07-09 东风商用车有限公司 Microelectronic relay and whole vehicle control circuit
CN113394052B (en) * 2021-04-26 2023-02-28 株洲中车时代电气股份有限公司 Safety signal electricity taking device and method
CN115882421B (en) * 2023-02-23 2023-06-23 杰华特微电子股份有限公司 Electronic fuse circuit and circuit system using same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1621119A1 (en) * 1988-08-08 1991-01-15 Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Комплектным Низковольтным Устройствам Защиты И Системной Автоматики Для Энергетики Light-signal safety device
FR2657994B1 (en) * 1990-02-08 1992-04-17 Merlin Gerin DISCONNECTABLE SURGE PROTECTOR FOR LOW VOLTAGE NETWORK.
US5973416A (en) * 1995-07-20 1999-10-26 Temic Telefunken Microelectronic Gmbh Method for controlling a power supply switch and circuit arrangement for performing the control
AT405114B (en) * 1997-02-12 1999-05-25 Felten & Guilleaume Ag Oester ARROW DISCONNECTOR
AT409565B (en) 1999-12-01 2002-09-25 Siemens Ag Oesterreich POWER UNIT
AT410867B (en) 2001-04-06 2003-08-25 Siemens Ag Oesterreich POWER SUPPLY WITH SHUT-OFF PROTECTION
DE60332967D1 (en) * 2003-04-17 2010-07-22 Enel Distribuzione Spa ELECTRIC PROTECTION SWITCH
EP1487077A3 (en) 2003-06-10 2005-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Self-learning electronic fuse
DE10351387A1 (en) 2003-11-04 2005-06-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. switch device
DE102005002360B4 (en) * 2005-01-18 2012-12-06 Puls Gmbh Downsampler, method for driving and using the buck converter
DE102005002359C5 (en) * 2005-01-18 2015-10-29 Puls Gmbh Current limiting circuit and method of operating the circuit
GB0518333D0 (en) * 2005-09-08 2005-10-19 Goodrich Control Sys Ltd A driver circuit
US7589983B1 (en) * 2005-11-10 2009-09-15 Iwatt Inc. Power converter controller controlled by variable reference voltage generated by dual output digital to analog converter

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